铝暴露致大鼠神经细胞氧化损伤在学习记忆障碍中作用的实验研究

摘要

目的:铝是地球上最丰量的元素之一，日常生活中主要通过空气、水和食物等途径进入人体。由于神经元分裂后细胞的特性，脑被认为最容易受到铝的毒性损害。脑是铝重要的靶器官和蓄积部位，其中蓄积最多的是海马。铝可导致神经元损伤而造成学习和记忆方面的缺陷。铝有很强的促氧化活性，以前的研究表明铝可以降低脑组织超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化酶等抗氧化酶的活性，导致机体清除氧自由基的能力降低，加速细胞氧化损伤进程。线粒体DNA很容易受到氧化损伤。BER是细胞内源性DNA损伤的主要防线，是DNA氧化损伤修复系统中最主要的一种修复途径。OGG1、APE1是BER中重要的修复酶。而槲皮素是一种较强的抗氧化物质，具有显著地抗氧化作用。
　　本研究在现有工作基础上，通过整体动物实验的方法，运用神经行为学、电生理学、生化与分子生物学等技术手段，观察铝对mtDNA氧化损伤、线粒体功能、BER的关键酶OGG1、APE1水平，神经元和突触的超微结构的影响，同时用槲皮素干预，观察上述指标的变化，探讨铝暴露引起神经退行性疾病的可能机制，为铝相关神经退行性疾病的治疗和预防提供新的依据和思路。
　　研究方法:本研究通过饮水染毒建立铝暴露大鼠模型，观察不同AlCl3剂量组大鼠学习记忆能力，脑组织8-OHdG含量和ATP水平，线粒体DNA拷贝数，及OGG1、APE1 mRNA和蛋白水平。Morris水迷宫试验及L-LTP诱导和维持情况检测大鼠学习记忆能力;大鼠8-OHdG及ATP Elisa试剂盒检测8-OHdG含量和ATP水平;大鼠OGG1、APE1 Elisa试剂盒检测线粒体中OGG1和APE1蛋白水平;Real-time PCR法检测OGG1、APE1 mRNA水平及mtDNA拷贝数;透射电镜观察大鼠海马组织神经元和神经突触超微结构。同时用抗氧化物槲皮素干预来证实mtDNA氧化损伤在铝致学习记忆损害中的作用。
　　结果:随着染铝剂量的增加，Morris水迷宫中，训练过程大鼠学习能力下降。定位航行试验中染铝大鼠寻找平台的逃避潜伏期增加，游泳距离增加，而游泳路径更趋复杂;空间探索试验中染铝大鼠寻找平台的趋向性降低，搜索策略改变;进入目标象限次数减少，在目标象限停留时间减少。整体动物电生理L-LTP试验中，HFS后染铝大鼠PS幅度相对值、幅值平均值下降，有一定的剂量-效应关系。脑组织线粒体8-OHdG含量升高，ATP水平下降，线粒体拷贝数下降;铝暴露12 w，脑组织OGG1、APE1 mRNA和蛋白水平升高;铝暴露36 w，脑组织OGG1、APE1 mRNA和蛋白水平降低;染铝组海马神经元及神经突触超微结构受损，线粒体肿胀，嵴较少。槲皮素干预后，各损伤均有不同程度的改善。
　　结论:1.铝暴露可以引起大鼠海马/脑比值下降。2.铝暴露可以造成大鼠学习记忆能力受损;海马CA1区LTP受损;使皮质线粒体中8-OHdG含量升高，皮质和海马细胞ATP水平下降;脑组织OGG1、APE1 mRNA和蛋白水平先升高(12w)后降低(36 w);线粒体DNA拷贝数下降。3.铝暴露能够损害大鼠海马神经元和神经突触的超微结构。4.槲皮素干预后，上述各损伤指标均有一定程度的改善。

目录

声明

摘要

英文缩略语

1 前言

2．1 主要试剂和仪器

2．1．1 主要试剂

2．1．2 主要仪器

2．2 实验动物及分组

2．3 测定指标及方法

2．3．1 实验条件的无毒化处理

2．3．2 神经行为学测试

2．3．3 海马CA1区L-LTP的诱导与维持

2．3．4 脏器系数测定

2．3．5 脑组织线粒体的提取

2．3．6 脑组织线粒体中8-OHdG含量测定

2．3．7 脑组织中ATP水平测定

2．3．9 脑组织OGG1、AP1 mRNA水平的检测

2．3．10 脑组织线粒体DNA拷贝数的检测

2．3．11 海马组织超微结构观察

2．4 数据处理

3 结果

3．1 铝暴露及槲皮素干预对大鼠海马系数及海马／脑比值的影响

3．2 铝暴露及槲皮素干预对大鼠学习记忆能力的影响

3．2．1 水迷宫试验-12 w

3．2．2 水迷宫试验-36 w

3．2．3 电生理试验

3．3 脑组织线粒体中8-OHdG含量

3．4 铝暴露对大鼠脑组织OGG、APE1 mRNA表达的影响

3．5 铝暴露对大鼠脑组织线粒体OGG1、APE1蛋白水平的影响

3．6 铝暴露对大鼠脑组织mtDNA拷贝数的影响

3．7 脑组织中ATP水平

3．8 铝暴露对大鼠海马神经元超微结构的影响

4 讨论

5 结论

本研究创新性的自我评价

参考文献

综述 DNA氧化损伤及修复与神经退行性疾病之间关系的研究进展

在学期间科研成绩

致谢

个人简历